CN108809038B - 自发电装置及智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自发电装置，包括：基板；发电模组，所述发电模组可转动的设置在所述基板上，且所述发电模组包括第一增速齿轮；中心齿轮，所述中心齿轮固定设置在所述基板上，所述中心齿轮与所述第一增速齿轮相啮合，且所述第一增速齿轮可沿所述中心齿轮转动。本发明提供的一种自发电装置与传统摆锤式发电机构相比，所述自发电装置利用发电模组代替摆锤转动发电，从而达到减小机构的厚度和零件数量，简化机械部分结构，同时，将单线圈绕组方式改为双线圈绕组方式，可以有效降低线圈绕组的整体厚度，提高发电量。

Description

自发电装置及智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及一种自发电装置及智能穿戴设备。

背景技术

申请号为“CN201520858167.1” ，名称为“一种移动电源”的中国实用新型专利申请中公开了一种移动电源，包括外壳以及设置于外壳内的发电模组、控制电路板和电池；发电模组包括基板以及设置于基板上的重锤、传动件、线圈、永磁体和软磁体；重锤通过传动件与永磁体连接，并可带动永磁体转动；永磁体的两个磁极位于同一旋转面内，并且两个磁极所在的旋转面与永磁体的转动轴线垂直；永磁体同时位于软磁体内；线圈与软磁体相邻，并且线圈的轴向与永磁体的转动轴线垂直；控制电路板同时电连接至线圈和电池。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提供一种自发电装置，与传统摆锤式发电机构相比，所述自发电装置利用发电模组代替摆锤转动发电，从而达到减小机构的厚度和零件数量，简化机械部分结构，同时，将单线圈绕组方式改为双线圈绕组方式，可以有效降低线圈绕组的整体厚度，提高发电量。另外，由于降低了线圈绕组的线圈厚度，而提高了自发电装置的电磁转换效率。

本发明提供的一种自发电装置，所述自发电装置包括：基板；发电模组，所述发电模组可转动的设置在所述基板上，且所述发电模组包括第一增速齿轮；中心齿轮，所述中心齿轮固定设置在所述基板上，所述中心齿轮与所述第一增速齿轮相啮合，且所述第一增速齿轮可沿所述中心齿轮转动。

本发明的一个目的在于提供一种自发电装置，与传统摆锤式发电机构相比，所述自发电装置利用发电模组代替摆锤转动发电，从而达到减小机构的厚度和零件数量，简化机械部分结构的目的。

另外，根据本发明上述的自发电装置，还可以具有如下技术特征：

所述自发电装置还包括固定轴，所述固定轴的底端与所述基板连接，所述中心齿轮通过所述固定轴固定设置在所述基板上。

所述发电模组还包括第一夹板，所述第一夹板在临近其外侧设置有一凸台，所述凸台内设置有第一通孔。

所述发电模组还包括第二增速齿轮、输出齿轮，所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮、所述输出齿轮包括轮片和齿轮轴，所述第二增速齿轮分别与所述第一增速齿轮、所述输出齿轮相啮合，所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮、所述输出齿轮可转动的设置在所述第一夹板上。

所述发电模组还包括第一定子铁芯片和永磁体，所述第一定子铁芯片设置在所述第一夹板上，所述第一定子铁芯片上设置有第二通孔，所述永磁体沿其厚度方向上设置有第三通孔，且所述第三通孔与所述输出齿轮的齿轮轴配合。

所述发电模组还包括第一绕组、第二绕组、支撑板，所述支撑板沿其厚度方向上设置有第四通孔，所述第一绕组和所述第二绕组通过所述支撑板连接。

所述发电模组还包括第二夹板，所述第二夹板固定设置在所述第一绕组、所述第二绕组的上方，且所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮以及所述输出齿轮可转动的设置在所述第二夹板上。

所述永磁体为环状，所述环状永磁体的材料为钕铁硼，所述环形永磁体沿径向充磁后一半为N极，一半为S极。

所述第一绕组、所述第二绕组包括有第二定子铁芯片，所述第一定子铁芯片和所述第二定子铁芯片采用不同牌号的铁镍合金。

所述自发电装置还包括电路板，所述电路板固定设置在所述第二夹板上方，且所述电路板与所述第一绕组、所述第二绕组电连接。

本发明还提供了一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括上述的任一结构的自发电装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的自发电装置的立体图；

图2是本发明一个实施例的自发电装置的部分立体图；

图3是本发明一个实施例的自发电装置的爆炸图；

图4是本发明一个实施例的自发电装置的部分结构示意图；

图5是本发明一个实施例的自发电装置的部分结构示意图；

图6是本发明一个实施例的自发电装置的中心齿轮的结构示意图；

图7是本发明一个实施例的自发电装置的固定轴的结构示意图；

图8是本发明一个实施例的自发电装置的基板的结构示意图。

附图标记：

基板100，六角形通孔110，中心齿轮120，扁位孔130，

第一夹板200，凸台210，第一通孔220，第一增速齿轮230，第二增速齿轮240，输出齿轮250，轮片260，齿轮轴270，

第一定子铁芯片300，第二通孔310，永磁体320，第三通孔330，转子轴套340，

第一绕组400，第二绕组410，第二定子铁芯片420，塑胶挡片430，漆包线线束440，支撑板450，第四通孔460，

第二夹板500，第一滚珠轴承510，螺钉520，螺管530，连接孔540，

固定轴600，安装部610，第二滚珠轴承620，垫圈630，

电路板700。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种自发电装置。图1是本发明一个实施例的自发电装置的立体图；图2是本发明一个实施例的自发电装置的部分立体图；图3是本发明一个实施例的自发电装置的爆炸图；图4是本发明一个实施例的自发电装置的部分结构示意图；图5是本发明一个实施例的自发电装置的部分结构示意图；图6是本发明一个实施例的自发电装置的中心齿轮的结构示意图；图7是本发明一个实施例的自发电装置的固定轴的结构示意图；图8是本发明一个实施例的自发电装置的基板的结构示意图。

参考图1-图8，本发明提供了一种自发电装置，所述自发电装置包括：基板100、发电模组、中心齿轮120、电路板700。

具体的，参考图1-图5，所述基板100作为载体，用于承载发电模组、中心齿轮120、电路板700等部件，临近所述基板100的外侧设置有六角形通孔110，所述发电模组可转动的设置在所述基板100上，且所述发电模组包括第一增速齿轮230。

具体的，参考图1-图8，所述自发电装置还包括固定轴600、第二滚珠轴承620、垫圈630，所述固定轴600的底端与所述基板100连接，优选地，所述固定轴600的底端为六角形形状，所述基板100上设置有六角形通孔，六角形形状的固定轴600的底端与所述六角形通孔110相配合，即所述固定轴600的底端与所述基板100铆接，连接方便，所述固定轴600与所述基板100铆接后，将所述第二滚珠轴承620套设在所述固定轴600上，且所述第二滚珠轴承620的内圈与所述固定轴600过盈配合，即相对于固定轴600处于静止状态，所述固定轴600的上端设置有类似于平键形状的安装部610，且所述固定轴600设置有内螺纹孔，所述中心齿轮120的中间设置有一扁位孔130，所述扁位孔130类似于平键的形状，所述中心齿轮120通过所述扁位孔130与所述安装部610配合以及螺钉与所述内螺纹孔相配合以使所述中心齿轮120固定设置在所述固定轴600上，也即固定设置在所述基板100上，所述第二滚珠轴承620与所述中心齿轮120、所述基板100之间均夹设有所述垫圈630，且所述垫圈630套设在所述固定轴600上。

具体的，参考图3-图5，所述中心齿轮120与所述第一增速齿轮230相啮合，且所述第一增速齿轮230可沿所述中心齿轮120转动。

具体的，参考图3-图5，所述发电模组还包括第一夹板200，所述第一夹板200在其左右两侧开设有连接孔540，所述第一夹板200在临近其外侧设置有一凸台210，所述凸台210内设置有第一通孔220，所述第一通孔220套设在所述第二滚珠轴承620外圈上，且所述第二滚珠轴承620的外圈与所述第一通孔220过盈配合，即所述第一夹板200可以绕所述第二滚珠轴承620的内圈转动。

参考图1-图5，所述发电模组还包括第二增速齿轮240、输出齿轮250，所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮、所述输出齿轮均由轮片260和齿轮轴270构成，所述第二增速齿轮240分别与所述第一增速齿轮230、所述输出齿轮250相啮合，所述第一增速齿轮230、所述第二增速齿轮240、所述输出齿轮250可转动的设置在所述第一夹板200上，当所述第一夹板200转动时，所述第一增速齿轮230、所述第二增速齿轮240、所述输出齿轮250随着所述第一夹板200运动，而此时，由于所述中心齿轮120相对于所述基板100静止，且所述第一增速齿轮230与所述中心齿轮120相啮合，所以所述第一增速齿轮230在围绕着所述中心齿轮120的转动的同时，本身产生自转，同时，所述第一增速齿轮230与所述第二增速齿轮240啮合，所述第二增速齿轮240与所述输出齿轮250啮合，从而所述第二增速齿轮240、所述输出齿轮250在随着所述第一夹板200运动的同时，本身产生自转，而通过控制各级齿轮的传动比，可以使所述输出齿轮250达到较高的转速。

参考图3-图5，所述发电模组还包括第一定子铁芯片300、转子轴套340和永磁体320，所述第一定子铁芯片300的左右两侧设置有连接孔540，所述第一定子铁芯片300通过所述连接孔540固定设置在所述第一夹板200上，所述第一定子铁芯片300的中部设置有第二通孔310，所述转子轴套340可转动的设置在所述第二通孔310内，所述永磁体320沿其厚度方向上设置有第三通孔330，所述永磁体320与所述转子轴套340过盈配合，即所述永磁体320与所述转子轴套340同步转动，所述转子轴套340用于防止所述永磁体320在高速运转的过程中与所述第二通孔310接触而磨损，且所述第三通孔330与所述输出齿轮250的轴承过盈配合，即所述永磁体320随着所述输出齿轮250的转动而转动，从而产生变化的磁场。

参考图3-图5，所述发电模组还包括第一绕组400、第二绕组410、支撑板450，所述支撑板450沿其厚度方向上设置有第四通孔460，所述第一绕组400和所述第二绕组410通过所述支撑板450连接成一个整体，所述第一绕组的左侧以及所述第二绕组的右侧均设置有连接孔540，且所述第一绕组400、所述第二绕组410位于所述第四通孔460的外侧，所述第一绕组400、所述第二绕组410包括有第二定子铁芯片420、绝缘胶带、塑胶挡片430和漆包线线束440，所述绝缘胶带均匀缠绕在所述第二定子铁芯片420上，所述塑胶挡片430卡设在所述第二定子铁芯片420的两端，所述漆包线线束440绕制在所述第二定子铁芯片420上的绝缘胶带上。当经过所述第二定子铁芯片420的截面的磁通量发生变化时，所述漆包线线束440产生感应电动势，且所述发电模组为双绕组发电，即包含两组绕组，当然，也可以根据实际情况设置为三组绕组、四组绕组，其布置方式和双绕组相同，此处就不一一列举，多绕组发电用于提高发电效率以及减小所述自发电装置的厚度。

参考图3-图5，所述发电模组还包括第二夹板500，所述第二夹板500的左右两端设置有连接孔540，所述第二夹板500通过所述连接孔540固定设置在所述第一绕组400、所述第二绕组410的上方，且所述第一增速齿轮230、所述第二增速齿轮240以及所述输出齿轮250可转动的设置在所述第二夹板500上。

参考图2-图5，所述发电模组还包括第一滚珠轴承510，所述第一滚珠轴承510优选地为红宝石轴承，所述红宝石轴承具有摩擦力小的优点，以使所述自发电装置的能量收集效率提高，所述第一滚珠轴承510的数量为多个，所述第一增速齿轮230的齿轮轴270的两端、所述第二增速齿轮240的齿轮轴270的两端以及所述输出齿轮250的齿轮轴270的上端均套设有所述第一滚珠轴承510，所述第一滚珠轴承510与所述第一增速齿轮230、所述第二增速齿轮240以及所述输出齿轮250的齿轮轴过盈配合，所述第一夹板200、所述第二夹板500分别设有与所述第一滚珠轴承510相配合的通孔，且所述第一滚珠轴承510与所述通孔过盈配合，所述第一滚珠轴承510用于减小齿轮传动过程中的阻力，提高转换效率。

参考图3-图5，所述永磁体320为环状，由于钕铁硼材料充磁后具有很高的剩磁，因此所述永磁体320的材料优选地为钕铁硼材料，在实际充磁中，本方案采用900V充磁设备充磁，所述永磁体320沿径向充磁后一半为N极，一半为S极。

具体地，所述第一定子铁芯片300和所述第二定子铁芯片420采用不同牌号的铁镍合金，它有很高的弱磁场导磁率且电阻率比较大，产生涡流损失小，可降低所述第一定子铁芯片300和所述第二定子铁芯片420中的磁场损失。

参考图1、图3-图5，所述自发电装置还包括电路板700，所述电路板700固定设置在所述第二夹板500的上方，且所述电路板700与所述第一绕组400、所述第二绕组410电连接。

具体的，所述第一夹板200、所述第一定子铁芯片300、所述第二定子铁芯片420、所述第二夹板500以及所述电路板700通过位钉管与连接孔540的配合固定连接，所述位钉管分为螺钉520和螺管530部分，所述螺管530设置有内螺纹孔，所述螺钉520与所述内螺纹孔相配合，以起到固定各部件的作用，且所述螺钉520的上端完全位于所述电路板700上的连接孔540内，所述螺管530的下端完全位于所述第一夹板200上的连接孔540内，从而减小所述自发电装置的厚度。

本发明提供一种自发电装置，与传统摆锤式发电机构相比，所述自发电装置利用发电模组代替摆锤转动发电，从而达到减小机构的厚度和零件数量，简化机械部分结构，同时，将单线圈绕组方式改为双线圈绕组方式，可以有效降低线圈绕组的整体厚度，提高发电量。另外，由于降低了线圈绕组的线圈厚度，而提高了自发电装置的电磁转换效率。

本发明还提供了一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括上述的任一结构的自发电装置，所述自发电装置利用发电模组代替摆锤转动发电，从而达到减小机构的厚度和零件数量，简化机械部分结构，同时，将单线圈绕组方式改为双线圈绕组方式，可以有效降低线圈绕组的整体厚度，提高发电量。另外，由于降低了线圈绕组的线圈厚度，而提高了自发电装置的电磁转换效率。

自发电过程：

所述发电模组在自身重力或外界运动作用下围绕所述固定轴600发生摆动或转动，所述第一增速齿轮230、所述第二增速齿轮240、所述输出齿轮250随着所述第一夹板200运动，而此时，由于所述中心齿轮120相对于所述基板100静止，且所述第一增速齿轮230与所述中心齿轮120相啮合，所以所述第一增速齿轮230在围绕着所述中心齿轮120转动的同时，本身产生自转，同时，所述第一增速齿轮230与所述第二增速齿轮240啮合，所述第二增速齿轮240与所述输出齿轮250啮合，从而所述第二增速齿轮240、所述输出齿轮250在随着第一夹板200运动的同时，本身产生自转，所述输出齿轮250与所述永磁体320连接，从带动所述永磁体320转动，而通过控制各级齿轮的传动比，可以使所述输出齿轮250达到较高的转速，即所述永磁体320达到较高的转速，从而所述永磁体320产生的空间磁场也高速转动，从而在所述第一绕组400、所述第二绕组410上产生较高的感应电动势，在所述漆包线线束440中产生了交变电流，将所述漆包线线束440的电流引出至电路板700，进行整流滤波后，通过电源管理方案最终将电量存储在超级电容或者可充电锂电池中，供给其他低功耗电子元器件工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种自发电装置，其特征在于，包括：

基板；

发电模组，所述发电模组可转动的设置在所述基板上，且所述发电模组包括第一增速齿轮、第二增速齿轮、输出齿轮和永磁体，所述第二增速齿轮分别与所述第一增速齿轮、所述输出齿轮啮合，所述永磁体与所述输出齿轮连接；

中心齿轮，所述中心齿轮固定设置在所述基板上，所述中心齿轮与所述第一增速齿轮相啮合，且所述第一增速齿轮可沿所述中心齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于，还包括固定轴，所述固定轴的底端与所述基板连接，所述中心齿轮通过所述固定轴固定设置在所述基板上。

3.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于，所述发电模组还包括第一夹板，所述第一夹板在临近其外侧设置有一凸台，所述凸台内设置有第一通孔。

4.根据权利要求3所述的自发电装置，其特征在于，所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮、所述输出齿轮可转动的设置在所述第一夹板上。

5.根据权利要求4所述的自发电装置，其特征在于，所述发电模组还包括第一定子铁芯片，所述第一定子铁芯片设置在所述第一夹板上，所述第一定子铁芯片上设置有第二通孔，所述永磁体沿其厚度方向上设置有第三通孔，且所述第三通孔与所述输出齿轮的齿轮轴配合。

6.根据权利要求5所述的自发电装置，其特征在于，所述发电模组还包括第一绕组、第二绕组、支撑板，所述支撑板沿其厚度方向上设置有第四通孔，所述第一绕组和所述第二绕组通过所述支撑板连接。

7.根据权利要求6所述的自发电装置，其特征在于，所述发电模组还包括第二夹板，所述第二夹板固定设置在所述第一绕组、所述第二绕组的上方，且所述第一增速齿轮、所述第二增速齿轮以及所述输出齿轮可转动的设置在所述第二夹板上。

8.根据权利要求5所述的自发电装置，其特征在于，所述永磁体为环状，所述永磁体的材料为钕铁硼，所述永磁体沿径向充磁后一半为N极，一半为S极。

9.根据权利要求6所述的自发电装置，其特征在于，所述第一绕组、所述第二绕组包括有第二定子铁芯片，所述第一定子铁芯片和所述第二定子铁芯片采用不同牌号的铁镍合金。

10.根据权利要求7所述的自发电装置，其特征在于，还包括电路板，所述电路板固定设置在所述第二夹板上方，且所述电路板与所述第一绕组、所述第二绕组电连接。

11.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的自发电装置。

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